四旋翼无人飞行器设计（清华开发者书库）

图书标准信息

• 作者 冯新宇、范红刚、辛亮 著
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2017-05
• 版次 1
• ISBN 9787302467359
• 定价 39.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 128页

【内容简介】

   四轴飞行器是一种无人飞行器，也是一种智能机器人，“四轴”指飞行器的动力由4个旋翼式的飞行引擎提供。人们对于四轴飞行器的研究从军用到民用、商用领域都有涉及。近几十年来，随着现代控制理论与电子控制技术的发展，运用现代控制技术，使用电机代替油动力引擎进行四轴飞行器控制研究。本书利用主流控制器STM32系列微处理器平台，从设计的方案论证、器件选型、代码调试的全过程对四轴飞行器设计透彻细致地讲解，读者可以根据书中给出的电路和代码自行设计。本书可作为电子、通信及控制等相关专业的参考书，也可以作为相关技术人员的技术参考书。

【作者简介】

   冯新宇，从事嵌入式系统项目开发和相关教学工作。曾主持或参与嵌入式相关课题与项目开发20余项；近10年来一直作为指导教师参与全国电子设计大赛、飞思卡尔电子设计大赛、黑龙江省电子设计大赛等工作，所指导的学生多次获得各种赛事重大奖励。个人代表性著作有《ADS2009射频电路设计与仿真》《ARM 9嵌入式开发基础与实例进阶》与《ARM Cortex-M3体系结构与编程》）。

【目录】

第1章简介 

1.1四旋翼飞行器发展历史 

1.2四旋翼飞行器的研究现状 

1.3四旋翼飞行器的主要应用 

第2章四旋翼飞行器的控制原理 

2.1四旋翼飞行器的结构 

2.2四旋翼飞行器的运动控制方法 

2.3四旋翼飞行器各部分的工作原理 

2.3.1飞行姿态与升力关系 

2.3.2飞行姿态的测量 

2.3.3加速度传感器工作原理及角度测量 

2.3.4陀螺仪传感器工作原理及角度测量 

2.3.5磁力计传感器工作原理及测量方法 

2.4姿态解算方法 

2.4.1互补滤波算法 

2.4.2卡尔曼滤波算法 

2.4.3DMP姿态数据获取 

2.5PID控制算法 

2.5.1PID概述 

2.5.2四轴飞行器PID控制器设计 

第3章硬件设计 

3.1协议预备知识 

3.1.1SPI总线 

3.1.2I2C总线 

3.1.3USART总线 

3.2总体设计 

3.2.1遥控器电路基本框架 

3.2.2飞行器主控电路基本框架 

3.3飞行器主控电路*小系统设计 

3.3.1基本原理 

3.3.2硬件电路设计 

3.4姿态传感器模块 

3.4.1基本原理 

3.4.2硬件电路设计 

3.5无线通信模块 

3.5.1基本原理 

3.5.2硬件电路设计 

3.6定高模块 

3.6.1超声波定高模块 

3.6.2气压计定高模块 

3.7电机及驱动模块 

3.7.1基本原理 

3.7.2硬件电路设计 

3.8遥控器模块设计 

3.8.1基本原理 

3.8.2硬件电路设计 

3.9电源模块选择 

3.10四轴飞行器的组装 

3.10.1电机、浆、电池、机型的相互关系 

3.10.2机架的组装 

第4章软件设计 

4.1软件预备知识 

4.1.1刚体的空间角位置描述 

4.1.2用欧拉角描述定点转动刚体的角位置 

4.1.3四元数 

4.1.4控制与滤波算法 

4.2主控程序初始化设置及说明 

4.2.1SPI的I/O口初始化实现 

4.2.2IIC的I/O口初始化实现 

4.2.3定时器初始化实现 

4.2.4电子调速器初始化实现 

4.3姿态传感器软件设计 

4.3.1软件设计基本思路 

4.3.2DMP 

4.3.3代码实现及解析 

4.4气压计软件设计 

4.4.1软件设计基本思路 

4.4.2代码实现及解析 

4.4.3自主高度控制的实现 

4.5遥控器软件设计 

4.5.1软件设计基本思路 

4.5.2无线模块代码实现及解析 

4.5.3摇杆代码实现及解析 

4.6摄像头软件设计 

4.6.1软件设计基本思路 

4.6.2摄像头的数据读取 

4.6.3摄像头的数据处理 

4.7上位机设计 

4.7.1帧头检测模块 

4.7.23D模型路径模块 

4.7.33D模型属性设置模块 

4.7.4陀螺仪3D数据显示模块 

第5章调试、问题解析及改进方向随想 

附录ASTM32F4*小系统电路图 

附录B遥控器电路 

附录C飞控板连接电路 

参考文献